El ojo: I. Óptica de la visión

Refracción de la Luz

Índice de refracción de un medio transparente. Los rayos de luz viajan a través del aire a una velocidad de unos 300.000 km/s, pero se desplazan con mucha mayor lentitud cuando recorren sólidos y líquidos transparentes. El índice de refracción de una sustancia transparente es el cociente entre la velocidad de la luz en el aire y su velocidad en ese medio. El valor que toma en el propio aire es de 1. Por tanto, si la luz atraviesa un tipo concreto de vidrio a una velocidad de 200.000 km/s, el índice de refracción de este material es 300.000 dividido por 200.000, o sea, 1,5.

Aplicación de los principios de la refracción a las lentes .

Una lente convexa concentra los rayos de luz. Los rayos de luz que atraviesan el perímetro de la lente se doblan (refractan) hacia los que atraviesan la región central (hasta volverse perpendiculares al frente de onda). Se dice que los rayos de luz convergen.  
Una lente cóncavadispersa los rayos de luz. En el perímetro de la lente, las ondas luminosas se refractan, de manera que viajan perpendiculares al frente de onda, o interfaz, y se doblan, desviándose de las que atraviesan la región central. Este fenómeno se llama divergencia. 
La distancia focal de una lente es la situada más allá de una lente convexa, en la que los rayos de luz paralelos convergen en un punto. Cada foco puntual de luz situado delante de una lente convexa se concentra al otro lado de la lente, alineado con su centro, es decir, el objeto se ve boca abajo e invertido de izquierda a derecha. . Cuanto más se doblan los rayos de luz por una lente, mayor es su poder de refracción. La unidad de medida del poder de refracción es la dioptría. Una lente esférica (o convexa) que convergiera los rayos de luz paralelos en un punto situado 1 metro másallá de la lente posee un poder de refracción de +1 dioptría, y si los rayos se refractan dos veces más, se dice que la potencia es de +2 dioptrías.

Óptica del ojo

El ojo, desde el punto de vista óptico, equivale a una cámara fotográfica. Posee una lente, una apertura variable (la pupila) y la retina, que se corresponde con la película. El sistema de lentes del ojo enfoca una imagen invertida (boca abajo) sobre la retina. Sin embargo, la imagen se percibe correctamente porque el cerebro ha «aprendido» que esa es la orientación correcta o normal El ojo como una cámara El ojo, equivale a una cámara fotográfica corriente desde el punto de vista óptico. Posee un sistema de lentes, un sistema de apertura variable (la pupila) y una retina que corresponde a la película. El sistema ocular de lentes está compuesto por cuatro superficies de refracción: 1) la separación entre el aire y la cara anterior de la córnea; 2) la separación entre la cara posterior de la córnea y el humor acuoso; 3) la separación entre el humor acuoso y la cara anterior del cristalino, y 4) la separación entre la cara posterior del cristalino y el humor vítreo. El índice de refracción para el aire es 1; el de la córnea, ; el del humor acuoso,; el del cristalino ),, y el del humor vítreo, La acomodación depende de un cambio en la forma del cristalino y permite que el ojo enfoque los objetos

Formación de una imagen en la retina. De la misma manera que una lente de vidrio es capaz de enfocar una imagen sobre una hoja de papel, el sistema ocular de lentes puede enfocar una imagen sobre la retina. El resultado está dado la vuelta e invertido con respecto al objeto. Sin embargo, la mente percibe los objetos en su posición derecha a pesar de su orientación al revés en la retina debido a que el cerebro está entrenado para considerar como normal una imagen invertida

Mecanismo de «acomodación»

En los niños, el poder dióptrico del cristalino puede aumentar a voluntad desde 20 dioptrías hasta unas 34; su «acomodación» es de 14 dioptrías. Para conseguirlo, su forma cambia desde una lente con una convexidad moderada hasta una lente muy convexa. El mecanismo es el siguiente. En una persona joven, el cristalino está compuesto por una potente cápsula elástica rellena de un líquido viscoso de carácter proteináceo, pero transparente. Cuando se encuentra en estado de relajación, sin ninguna tensión aplicada sobre la cápsula, adopta una forma casi esférica, debido básicamente a la retracción elástica de este elemento. Sin embargo, unos 70 ligamentos suspensorios se fijan radialmente en torno al cristalino, y tiran de sus extremos hacia el perímetro exterior del globo ocular. Estos ligamentos se encuentran constantemente tensos por sus inserciones en los bordes anteriores de la coroides y de la retina. Esta situación hace que el cristalino permanezca relativamente plano si el ojo está en condiciones normales. Sin embargo, a nivel de las inserciones laterales de los ligamentos del cristalino en el globo ocular también está situado el músculo ciliar, que posee dos juegos independientes de fibras musculares lisas: las fibras meridionales y las fibras circulares. Las fibras meridionales se extienden desde el extremo periférico de los ligamentos suspensorios hasta la unión esclerocorneal. Cuando se contraen, arrastran las inserciones periféricas de los ligamentos del cristalino en sentido medial hacia los bordes de la córnea, lo que relaja la tensión que ejercen sobre el propio cristalino. Las otras fibras adoptan una disposición circular alrededor de todas las inserciones ligamentosas de modo que, cuando se contraen, producen una acción de tipo esfínter, que reduce el diámetro del perímetro formado por estas inserciones; esto también permite que los ligamentos tiren menos de la cápsula del cristalino. Por tanto, la contracción de cualquiera de los grupos de fibras musculares lisas que forman el músculo ciliar relaja los ligamentos que llegan a la cápsula del cristalino y este último adquiere una forma más esférica, similar a un globo, debido a la elasticidad natural de esta cápsula.

La acomodación está controlada por nervios para simpáticos. 

El músculo ciliar está controlado casi en su integridad por señales nerviosas parasimpáticas transmitidas hacia el ojo desde el núcleo del tercer par en el tronco del encéfalo a través de este nervio,. La estimulación de los nervios parasimpáticos contrae los dos tipos de fibras que componen el músculo ciliar, lo que relaja los ligamentos del cristalino y propicia un aumento del grosor y del poder dióptrico de dicha estructura. Con el incremento del poder dióptrico, el ojo enfoca objetos más cercanos que cuando posee un poder menor. Por consiguiente, a medida que se aproxima un objeto distante hacia el ojo, la cantidad total de impulsos parasimpáticos que inciden sobre el músculo ciliar ha de crecer de forma progresiva para mantener el objeto constantemente enfocado. (La estimulación simpática ejerce un efecto añadido para la relajación del músculo ciliar, pero esta acción resulta tan débil que casi no desempeña ninguna función en el mecanismo normal de la acomodación

Diámetro pupilar

La principal función del iris consiste en incrementar la cantidad de luz que llega a los ojos en una situación de oscuridad y disminuirla durante el día. Los reflejos encargados de controlar este mecanismo se abordan en la explicación sobre la neurología ocular del capítulo 51. El grado de luz que penetra en los ojos a través de la pupila resulta proporcional al área pupilar o al cuadrado de su diámetro. La pupila del ojo humano puede reducirse hasta 1,5 mm más o menos y ampliarse hasta 8 mm de diámetro. La cantidad de luz que entra en los ojos puede modificarse unas 30 veces como consecuencia de los cambios en la apertura pupilar.

Errores de refracción Emetropía (visión normal).

el ojo se considera normal, o «emétrope», si los rayos de luz paralelos procedentes de objetos alejados quedan enfocados con nitidez en la retina cuando el músculo ciliar esté relajado por completo. Esto significa que el ojo emétrope es capaz de ver todos los objetos distantes con claridad mientras el músculo ciliar se mantiene relajado. Sin embargo, para enfocar los objetos de cerca, el ojo ha de contraer el músculo ciliar y aportar así el grado de acomodación oportuno.

La emetropía se refiere al estado normal del ojo. Cuando el músculo ciliar se encuentra completamente relajado, todos los objetos alejados se enfocan con nitidez en la retina. .  La hipermetropía se debe a que el globo ocupar es demasiado corto desde su vértice a hasta. base,porloquelosrayos de luz son enfocados detrás de la retina; este trastorno se corrige con una lente convexa. .  La miopía se debe a que el globo ocular se alarga de delante hacia atrás y por eso,los rayos de luz se enfocan delante dela retina; este trastorno se corrige con una lente cóncava, que disminuye la refracción y ocasiona una divergencia de los rayos de luz incidentes.  El astigmatismo se debe a diferencias considerables en la curvatura de los diferentes planos oculares. Así, la curvatura en el plano vertical del ojo puede ser bastante menor que la horizontal. El resultado es que los rayos de luz que inciden en el ojo desde direcciones diferentes se enfocan en puntos diferentes. Para corregir este trastorno se necesita una lente cilíndrica. cilíndrica. . 

Las cataratas se deben a la opacidad que se forma en una parte del cristalino. El tratamiento preferido es la extracción del cristalino y su sustitución por una lente artificial. .  El queratocono es un trastorno causado por una forma extraña de la córnea, que sobresale mucho a un lado y provoca un problema de refracción grave que no puede corregirse con una sola lente. La mejor solución pasa por una lente de contacto, adherida a la superficie corneal y mantenida en el sitio por una película del líquido lagrimal. La lente se esmerila para compensar la protrusión de la córnea, de manera que la cara anterior de la lente de contacto se transforma en una superficie de refracción mucho más uniforme y eficaz.

Agudeza visual: más nítida en la fóvea de la retina

La fóvea se compone enteramente de conos fotorreceptores, cada uno con undiámetro aproximado de 1,5 mm. La agudeza visual normal de las personas facilita la discriminación entre dos puntos de luz si estos se encuentran separados en la retina por un arco mínimo de 25 s.El diámetro normal de la fóvea es de unos 0,5 mm. La agudeza máxima se concentra en un campo visual menor de 2 grados. El descenso de la agudeza fuera de la fóvea se debe, enparte, a la presencia de bastones mezclados con conos y ala unión de algunos bastones y conos a las mismas células ganglionares. Los optotipos para explorar la agudeza visual suelen colocarse a 6 mdelapersonaexaminada.Sisereconocen lasletras de un determinado tamaño a 6 m, se dice que la visión de esa persona es de 20/20. Si, a 6 m, la persona solo ve letras que deberían verse a 60 m, se dice que tiene una visión de 20/200.

Determinación de la distancia de un objeto al ojo: «percepción de la profundidad»

Si se conoce el tamaño de un objeto, el cerebro puede calcular su distancia con respecto al ojo. Si una persona mira a un objeto remoto sin mover los ojos, no ocurre ningún movimiento de paralaje. Sin embargo, si la cabeza se desplaza de un lado a otro, los objetos próximos se mueven rápidamente a través de la retina, mientras que los lejanos lo hacen muy poco o nada. La visión binocular también ayuda a determinar la distancia de un objeto. Como los ojos suelen estar separados unos 5 cm, un objeto situado a 2,5 cm del puente de la nariz sería visto por una pequeña parte de la retina periférica de ambos ojos. En cambio, la imagen de un objeto situado a 6 m incide en puntos prácticamente correspondientes del centro de cada retina. Este tipo de paralaje binocular (estereopsia) permite establecer con precisión las distancias con relación al ojo.

El oftalmoscopio

El oftalmoscopio ilumina la retina del ojo observado por medio de un espejo o prisma angulado y una pequeña bombilla. El observador coloca el instrumento para ver la retina del sujeto a través de la pupila. Si los ojos del sujeto o los del examinador no son emétropes, la refracción se puede ajustar con una serie de lentes movibles del oftalmoscopio.

Sistema humoral del ojo: líquido intraocular

El humor vítreo se encuentra entre el cristalino y la retina y es un cuerpo más gelatinoso que líquido. Las sustancias pueden difundir a su través, pero el movimiento o flujo de este líquido es mínimo. 

El humor acuoso es un líquido acuoso segregado por el epitelio de las prolongaciones ciliares del cuerpo ciliar con una velocidad de 2 a 3 ml/min. Este líquido emigra entre los ligamentos de sujeción del cristalino y atraviesa la pupila para alcanzar la cámara anterior del ojo (situada entre el cristalino y la córnea). Desde aquí, el líquido fluye hasta el ángulo formado por la córnea y el iris, y luego atraviesa una malla trabecular, entrando en el conducto de Schlemm, que desemboca directamente en las venas extraoculares.

La presión intraocular normal es de unos 15 mmHg, y varía entre 12 y 20 mmHg. De ordinario, se emplea un tonómetro para medir la presión intraocular. Este aparato se compone de una pequeña pletina que se coloca sobre la córnea anestesiada. Se aplica una ligera fuerza sobre la pletina, que desplaza la córnea hacia dentro, y se calibra la distancia interna recorrida en forma de presión intraocular.

GLAUCOMA

es un trastorno en el que la presión intraocular puede alcanzar cifras peligrosamente elevadas (del orden de 60 a 70mmHg). A medida que la presión asciende por encima de 20 a 30 mmHg, los axones de las células ganglionares de la retina que forman el nervio óptico se comprimen hasta el extremo de interrumpir el flujo axónico, causando un daño permanente de la neurona originaria. La compresión de la arteria central de la retina también puede producir una muerte neuronal en la retina. El glaucoma se puede tratar con colirios oculares, que reducen la secreción del humor acuoso o que aumentan su absorción. Si fracasa la farmacoterapia, se aplican intervenciones quirúrgicas para abrir los espacios trabeculares o para drenar directamente la malla trabecular hacia los espacios subconjuntivales situados fuera del globo ocular.